ابررایانه (به انگلیسی: Supercomputer) به رایانه ای اطلاق می گردد که در زمان معرفی آن در زمینه میزان ظرفیت محاسبه در واحد زمان در دنیا پیشرو باشد. این عبارت برای اولین بار توسط مجله «نیویورک ورلد» برای اشاره به جدول سازهای آی بی ام در دانشگاه کلمبیا به کار رفت.
یک ابررایانه گرمای زیادی تولید می کند و باید خنک شود. خنک کردن بسیاری ابررایانه ها مسئلهٔ بسیار بزرگی برای HVAC است.
اطلاعات نمی توانند با سرعتی بالاتر از سرعت نور بین دو بخش کامپیوتر جابجا شوند. به همین دلیل یک ابررایانه چندمتری (با عرض چندمتر) باید تأخیر بین قطعاتش در حد چند ده نانوثانیه باشد. به خاطر همین مشکل طراحی های سیمور کری کوشیدند در حد امکان از طول کابل های کمتر استفاده کنند شکل استوانهٔ کری هم به همین ترتیب به وجود آمد. در ابررایانه هایی که تعداد بسیار زیادی cpu دارند که موازی هم کار می کنند برای فرستادن پیام بین پردازنده ها توقف یک تا پنج میکرو ثانیه معمول است.
برای فرستادن پیام بین پردازنده هاها حجم بسیار بالای اطلاعات را در مدت زمان کوتاه مصرف و تولید می کنند. کن بچر می گوید: برای فرستادن پیام بین پردازنده ها وسیله ای است که مسائل محدود به محاسبه را محدود به I/O می کند. برای حصول اطمینان از انتقال سریع و ذخیرهٔ و بازیابی صحیح اطلاعات باید روی پهنای باند ذخیرهٔ خارجی کار زیادی انجام بدهیم.
ابررایانه هایی را که در دههٔ ۱۹۶۰ ساخته و ارائه شدند سیمور کری از بنگاه کنترل اطلاعات (CDC) طراحی کرده بود و تا دههٔ ۱۹۹۰ هم بازار در دست این ابررایانه ها بود. زمانی که سیمور کری جدا شد و رفت تا شرکت خودش به نام تحقیقات سیمور را راه اندازی و اداره کند با طرح های جدیدش بازار ابررایانه ها را در دست گرفت و تا پنج سال (۱۹۸۵–۱۹۹۰) یکه تاز بازار ابر محاسبه بود. خود کری هرگز واژهٔ ابررایانه را استفاده نکرد و کمتر کسی به خاطر دارد که او تنها کلمهٔ رایانه را استفاده می کرد. در سال ۱۹۸۰ هم زمان با ظهور بازار رایانه های کوچک که یک دهه قبل به وجود آمده بودند تعداد زیادی رقبای کوچک وارد بازار شدند. اما بسیاری از این ها در دههٔ ۱۹۹۰ با بروز مبارزات بازار ابررایانه حذف شدند. امروزه ابررایانه ها طراحی های سفارشی کم نظیری هستند که شرکت های صنعتی مثل آی بی ام و اچ پی تولید می کنند. همان شرکت هایی که بسیاری از شرکت های دههٔ ۱۹۹۰ را خریدند تا از تجربه شان استفاده کنند. البته بنگاه کری هنوز به صورت حرفه ای به ساخت ابررایانه ادامه می دهد.اصطلاح ابررایانه چندان پایدار و ثابت نیست. ممکن است ابررایانه امروز فردا تبدیل به یک رایانه معمولی شود. اولین دستگاه های CDC پردازنده های نرده ای (اسکالر) خیلی سریع بودند؛ ده برابر سریع تر از سریع ترین ماشین های سایر شرکت ها. در دههٔ ۱۹۷۰ اکثر ابررایانه ها به انجام محاسبات برداری پرداختند و بسیاری رقبا و تولیدکنندگان جدید پردازنده های خودشان را با قیمت پایین با همان روش کار به بازار ارائه کردند تا در بازار حاضر شوند. در ابتدا و میانهٔ دههٔ ۱۹۸۰ ماشین هایی با پردازنده های اندک برداری که به صورت موازی کار می کردند تبدیل به استاندارد شدند. هر ماشینی معمولاً چهارده تا شانزده پردازندهٔ برداری داشت. در اواخر دهٔ ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ دوباره توجه ها از پردازنده های برداری به سیستم های پردازندهٔ موازی معمول معطوف شد که هزاران ریزپردازنده معمولی داشتند و برخی از آن ها نمونه های آماده و برخی هم سفارش های مشتریان بودند (در اصطلاح کاری، این را حملهٔ میکروهای کشنده می نامند). امروزه طرح های موازی بر اساس ریزپردازنده های آمادهٔ نوع سرور ساخته می شوند از جمله Power PC, Itanium, x۸۶–۶۴ و مدرن ترین ابررایانه ها بسته (کلاستر)های رایانه ای با تنظیمات دقیق هستند که پردازنده های کم حجم و رابط های داخلی سفارشی و بسته به مورد دارند.
ابزارهای نرم افزاری برای پردازش توزیع شده شامل APIهای استاندارد از جمله MPI, PVM و ابزارهای نرم افزاری متن باز ازجمله Beowulf, Warewulf, Open mosix هستند که ساختن یک ابررایانه را از تعدادی سرورها یا واحدهای کاری ممکن می کنند. تکنولوژی هایی مثل ZerConf (Rendez-Vous/Bonjourقرار ملاقات/سلام) برای ساخت بسته های کامپیوتری موردنیاز برای نرم افزارهای تخصصی مثل shake اپل هستند. در علوم کامپیوتر هنوز یک زبان برنامه نویسی ساده برای ابرکامپیوترها نیست و موضوع خوبی برای تحقیق خواهد بود. برنامه های کاربردی هزاران دلار هزینه داشت اما امروزه به لطف جامعهٔ متن باز (که گاهی در این زمینه تکنولوژی های جالب توجهی به وجود می آورد) رایگان هستند.
ابررایانه ها با رم ها و کار آیی های بسیاری که دارند معمولاً برای عملیات حساس روی محاسبه از جمله مسائل فیزیک کوانتوم، هواشناسی، تحقیقات آب و هوا (از جمله تحقیق دربارهٔ گرم شدن کرهٔ زمین) مدل سازی مولکولی (مطالعهٔ ساختارها و محتویات ترکیبات شیمیایی، ماکرومولکول های بیولوژیکی، پلیمرها و بلورها) شبیه سازی های فیزیکی (مثل شبیه سازی هواپیماها در تونل های هوا، شبیه سازی انفجار سلاح های هسته ای و تحقیق دربارهٔ پیوست هسته ای) تحلیل مخفی و … استفاده می شوند. دانشگاه های بزرگ، مراکز نظامی و آزمایشگاه های تحقیقات علمی بزرگ ترین کاربران آن هستند.نوع خاصی از مسائل به نام مسائل بسیار مشکل، مسائلی که حل کامل شان نیازمند منابع کامپیوتری نیمه بی پایان هستند.یک مطلب قابل توجه در این مقال تفاوت بین محاسبهٔ، توانایی محاسبه و ظرفیت است چنان که گراهام و همکارانش بررسی کرده اند. محاسبهٔ توانایی یعنی استفاده از ماکزیمم توان محاسبه برای حل یک مسئلهٔ بزرگ در کم ترین زمان. این سیستم اغلب می تواند مسئلهٔ را با حجم و پیچیدگی که هیچ کامپیوتر دیگری نمی تواند حل کند حل نماید. اما محاسبهٔ ظرفیت یعنی استفاده از توان محاسبهٔ مقرون به صرفه و کارآمد برای حل مسائل کم و بیش بزرگ یا تعداد زیادی مسائل کوچک یا آمادگی برای اجرا روی سیستم توانایی استفاده می شود.
یک ابررایانه گرمای زیادی تولید می کند و باید خنک شود. خنک کردن بسیاری ابررایانه ها مسئلهٔ بسیار بزرگی برای HVAC است.
اطلاعات نمی توانند با سرعتی بالاتر از سرعت نور بین دو بخش کامپیوتر جابجا شوند. به همین دلیل یک ابررایانه چندمتری (با عرض چندمتر) باید تأخیر بین قطعاتش در حد چند ده نانوثانیه باشد. به خاطر همین مشکل طراحی های سیمور کری کوشیدند در حد امکان از طول کابل های کمتر استفاده کنند شکل استوانهٔ کری هم به همین ترتیب به وجود آمد. در ابررایانه هایی که تعداد بسیار زیادی cpu دارند که موازی هم کار می کنند برای فرستادن پیام بین پردازنده ها توقف یک تا پنج میکرو ثانیه معمول است.
برای فرستادن پیام بین پردازنده هاها حجم بسیار بالای اطلاعات را در مدت زمان کوتاه مصرف و تولید می کنند. کن بچر می گوید: برای فرستادن پیام بین پردازنده ها وسیله ای است که مسائل محدود به محاسبه را محدود به I/O می کند. برای حصول اطمینان از انتقال سریع و ذخیرهٔ و بازیابی صحیح اطلاعات باید روی پهنای باند ذخیرهٔ خارجی کار زیادی انجام بدهیم.
ابررایانه هایی را که در دههٔ ۱۹۶۰ ساخته و ارائه شدند سیمور کری از بنگاه کنترل اطلاعات (CDC) طراحی کرده بود و تا دههٔ ۱۹۹۰ هم بازار در دست این ابررایانه ها بود. زمانی که سیمور کری جدا شد و رفت تا شرکت خودش به نام تحقیقات سیمور را راه اندازی و اداره کند با طرح های جدیدش بازار ابررایانه ها را در دست گرفت و تا پنج سال (۱۹۸۵–۱۹۹۰) یکه تاز بازار ابر محاسبه بود. خود کری هرگز واژهٔ ابررایانه را استفاده نکرد و کمتر کسی به خاطر دارد که او تنها کلمهٔ رایانه را استفاده می کرد. در سال ۱۹۸۰ هم زمان با ظهور بازار رایانه های کوچک که یک دهه قبل به وجود آمده بودند تعداد زیادی رقبای کوچک وارد بازار شدند. اما بسیاری از این ها در دههٔ ۱۹۹۰ با بروز مبارزات بازار ابررایانه حذف شدند. امروزه ابررایانه ها طراحی های سفارشی کم نظیری هستند که شرکت های صنعتی مثل آی بی ام و اچ پی تولید می کنند. همان شرکت هایی که بسیاری از شرکت های دههٔ ۱۹۹۰ را خریدند تا از تجربه شان استفاده کنند. البته بنگاه کری هنوز به صورت حرفه ای به ساخت ابررایانه ادامه می دهد.اصطلاح ابررایانه چندان پایدار و ثابت نیست. ممکن است ابررایانه امروز فردا تبدیل به یک رایانه معمولی شود. اولین دستگاه های CDC پردازنده های نرده ای (اسکالر) خیلی سریع بودند؛ ده برابر سریع تر از سریع ترین ماشین های سایر شرکت ها. در دههٔ ۱۹۷۰ اکثر ابررایانه ها به انجام محاسبات برداری پرداختند و بسیاری رقبا و تولیدکنندگان جدید پردازنده های خودشان را با قیمت پایین با همان روش کار به بازار ارائه کردند تا در بازار حاضر شوند. در ابتدا و میانهٔ دههٔ ۱۹۸۰ ماشین هایی با پردازنده های اندک برداری که به صورت موازی کار می کردند تبدیل به استاندارد شدند. هر ماشینی معمولاً چهارده تا شانزده پردازندهٔ برداری داشت. در اواخر دهٔ ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ دوباره توجه ها از پردازنده های برداری به سیستم های پردازندهٔ موازی معمول معطوف شد که هزاران ریزپردازنده معمولی داشتند و برخی از آن ها نمونه های آماده و برخی هم سفارش های مشتریان بودند (در اصطلاح کاری، این را حملهٔ میکروهای کشنده می نامند). امروزه طرح های موازی بر اساس ریزپردازنده های آمادهٔ نوع سرور ساخته می شوند از جمله Power PC, Itanium, x۸۶–۶۴ و مدرن ترین ابررایانه ها بسته (کلاستر)های رایانه ای با تنظیمات دقیق هستند که پردازنده های کم حجم و رابط های داخلی سفارشی و بسته به مورد دارند.
ابزارهای نرم افزاری برای پردازش توزیع شده شامل APIهای استاندارد از جمله MPI, PVM و ابزارهای نرم افزاری متن باز ازجمله Beowulf, Warewulf, Open mosix هستند که ساختن یک ابررایانه را از تعدادی سرورها یا واحدهای کاری ممکن می کنند. تکنولوژی هایی مثل ZerConf (Rendez-Vous/Bonjourقرار ملاقات/سلام) برای ساخت بسته های کامپیوتری موردنیاز برای نرم افزارهای تخصصی مثل shake اپل هستند. در علوم کامپیوتر هنوز یک زبان برنامه نویسی ساده برای ابرکامپیوترها نیست و موضوع خوبی برای تحقیق خواهد بود. برنامه های کاربردی هزاران دلار هزینه داشت اما امروزه به لطف جامعهٔ متن باز (که گاهی در این زمینه تکنولوژی های جالب توجهی به وجود می آورد) رایگان هستند.
ابررایانه ها با رم ها و کار آیی های بسیاری که دارند معمولاً برای عملیات حساس روی محاسبه از جمله مسائل فیزیک کوانتوم، هواشناسی، تحقیقات آب و هوا (از جمله تحقیق دربارهٔ گرم شدن کرهٔ زمین) مدل سازی مولکولی (مطالعهٔ ساختارها و محتویات ترکیبات شیمیایی، ماکرومولکول های بیولوژیکی، پلیمرها و بلورها) شبیه سازی های فیزیکی (مثل شبیه سازی هواپیماها در تونل های هوا، شبیه سازی انفجار سلاح های هسته ای و تحقیق دربارهٔ پیوست هسته ای) تحلیل مخفی و … استفاده می شوند. دانشگاه های بزرگ، مراکز نظامی و آزمایشگاه های تحقیقات علمی بزرگ ترین کاربران آن هستند.نوع خاصی از مسائل به نام مسائل بسیار مشکل، مسائلی که حل کامل شان نیازمند منابع کامپیوتری نیمه بی پایان هستند.یک مطلب قابل توجه در این مقال تفاوت بین محاسبهٔ، توانایی محاسبه و ظرفیت است چنان که گراهام و همکارانش بررسی کرده اند. محاسبهٔ توانایی یعنی استفاده از ماکزیمم توان محاسبه برای حل یک مسئلهٔ بزرگ در کم ترین زمان. این سیستم اغلب می تواند مسئلهٔ را با حجم و پیچیدگی که هیچ کامپیوتر دیگری نمی تواند حل کند حل نماید. اما محاسبهٔ ظرفیت یعنی استفاده از توان محاسبهٔ مقرون به صرفه و کارآمد برای حل مسائل کم و بیش بزرگ یا تعداد زیادی مسائل کوچک یا آمادگی برای اجرا روی سیستم توانایی استفاده می شود.
wiki: ابررایانه